一种合金材料法兰及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种合金材料法兰，其重量百分比化学成分为：Si5‑10％、Cu2.5‑4.5％、C0.5‑0.7％、Ni0.1‑0.4％、Fe1.5‑5％、V0.1‑0.3％、B0.3‑0.5％、La0.01‑0.05％、Ce0.01‑0.03％、Nb0.02‑0.04％、Os0.03‑0.05％，余量为铝。本发明专利技术制得的合金材料法兰具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及高强度的性能，制得的法兰能应用于多种场合，应用面广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种合金材料法兰及其制备方法
本专利技术涉及合金材料
，具体涉及一种合金材料法兰及其制备方法。
技术介绍
为了充分发挥铝合金以“轻”为代表的系列优越特性，必须先使其在“强”的方面有长足发展，同时不能有不可接受的制造成本增量，才能大大拓展其使用领域。这就要求必须在铝合金新材料设计上首先取得突破。从材料制备的方法审视，由于材料特征是由承载着该特征的功能性微观物相组合贡献出来的，因此获得良好的功能性物相组合，例如高强度、高熔点、高塑性、高硬度、耐腐蚀等，是各种制备方法追求的最终结果。配方元素的混合熔炼和铸造结晶，是熔铸法形成材料物相分子组合结构的主要决定性环节，在熔铸过程中，固溶体晶粒和晶界的金属间化合物分子物相决定了合金的晶态组合(亚微米级颗粒:尺度10-300μm左右)，后续热处理或者冷作硬化则是对晶态组合框架下微细结构(微米级颗粒:尺度1-30μm左右)乃至更加微观的精微结构(亚纳米级或次微米级质点:尺度10nm-＜1μm)进行调整和完善，这种调整和完善的程度和范围，在公知技术和传统观念中，认为主要由合金化学成分所处的合金相图区域给定的物相组合决定，但是，合金相图没有给出其它微量元素的添加和排除产生的影响，更不具备预测添加和排除其它微量元素对物相影响的指导性。借鉴合金溶液化学的理论和方法改善熔体结构，比如保护膜的覆盖，造渣剂、精炼剂或变质剂的添加，除气除渣净化等，是改善合金晶态组合、微细结构乃至更加微观的精微结构的重要技术手段，但这些手段，由于是从制备合金的过程中摸索积累得来，因此常常被看作为“制备工艺”而不是“成分设计”的一部分。在工程应用上，铝合金固溶体晶粒的大小和状态，以及分布在晶界的金属间化合物的大小形态，对合金的力学性能有着决定性的影响。粗大的平面晶、树枝晶、柱状晶等不规则晶体和分布在晶界的粗大的脆硬性金属间化合物，能够把合金好的微细结构和精微结构对基体的强韧性贡献全部抵消掉，因为这些粗大晶粒遵从的成长规律是缘于铸造型腔的型壁生核、自外向液体内部单向延伸的生长方式，造成了合金的成分偏析、结晶粗大单向、宏观性能不均匀的缺陷，从而成为合金的一些常见缺陷，如针孔、气孔、缩孔、缩松、偏析、粗大固溶体、高硬度化合物、裂纹等的根源。目前采用的常规变质手段和细化晶粒的手段，如添加铝钛硼或铝钛碳中间合金，最好的效果只能使平均晶粒度细化到120-150微米，而枝晶的形态往往没有根本的转变，这是合金力学性能提高的一个重要瓶颈问题。因为对铝合金来说，获得强度和韧性同时提高的途径，只有晶粒的细化和圆整化；热处理工艺的调整，在晶态结构已经确定的状态下，只能使强度或韧性一个方面获得优化。因此，如何进一步细化和圆整合金的平均晶粒度，是产业界始终追求的目标。根据合金强化理论，合金的强度是材料中界面或位错滑移受到质点的阻碍而产生的，阻碍越强，材料的强度也越大。而质点阻碍行为与材料中界面或位错滑移相互作用的结果，有两种：一种是当质点本身强硬度不够高时，位错将切过质点继续滑移，另一种是质点强度很高，位错无法切过，则只能绕过质点而继续滑移，而在质点周围留下一圈位错环。两种结果对材料强度贡献的大小是显而易见的：绕过质点比切过质点对材料强度的贡献大；切过质点能够提供材料较好的延伸率，而绕过质点由于位错环的增强作用，将提供材料更高的屈服强度和抗拉强度。法兰式过滤器是除去液体中含有固形物的小型设备，可保护压缩机、泵和其它设备及仪表等正常工作和运转，达到稳定工艺过程、保障安全的作用。另外对提高产品质量也有着十分重量的意义，市场上的铝合金材料的法兰过滤器都是小规格(直径150mm以下)，材料多为铝硅(Al-Si)，铝硅系成型性好但强度、硬度偏低，在管径粗、流量大、压力大的工程应用上不能满足其需求，容易出现泄露、破裂等安全问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种合金材料法兰及其制备方法，具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及高强度的性能，制得的法兰能应用于多种场合，应用面广阔。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种合金材料法兰，其重量百分比化学成分为：Si5-10％、Cu2.5-4.5％、C0.5-0.7％、Ni0.1-0.4％、Fe1.5-5％、V0.1-0.3％、B0.3-0.5％、La0.01-0.05％、Ce0.01-0.03％、Nb0.02-0.04％、Os0.03-0.05％，改性环氧大豆油润滑剂0.01-0.05％，余量为铝；所述改性环氧大豆油由以下方法制备而成：将100重量份脱水环氧大豆油加入反应器，氮气保护下，加热至45-55℃，加入0.1-0.5重量份复合偶联剂，搅拌反应1-3h后，加入5-10重量份二正丁基磷酰胺，升温至55-70℃，继续反应1-2h后，冷却至30-35℃出料，过滤，研细至1000目以下，得到改性环氧大豆油。作为本专利技术的进一步改进，所述复合偶联剂为带有环氧基的硅烷偶联剂和带有氨基的硅烷偶联剂的混合物，质量比为1：(1-3)，所述带有环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述带有氨基的硅烷偶联剂选自KH550、KH602、KH792中的一种或几种混合。作为本专利技术的进一步改进，其重量百分比化学成分为：Si7-9％、Cu3-4％、C0.55-0.65％、Ni0.2-0.3％、Fe2-4％、V0.15-0.25％、B0.35-0.45％、La0.02-0.04％、Ce0.015-0.025％、Nb0.025-0.035％、Os0.035-0.045％，改性环氧大豆油润滑剂0.02-0.04％，余量为铝。作为本专利技术的进一步改进，其重量百分比化学成分为：Si8％、Cu3.5％、C0.6％、Ni0.25％、Fe3％、V0.2％、B0.3％、La0.03％、Ce0.025％、Nb0.03％、Os0.04％，改性环氧大豆油润滑剂0.03％，余量为铝。作为本专利技术的进一步改进，所述合金材料法兰的抗拉强度为557-625MPa，导热系数为112-125W/m·K，热膨胀系数为15.5-16.2×10-6/K。本专利技术进一步保护一种上述合金材料法兰的制备方法，包括以下步骤：S1.按比例称取各原料单质，加入感应炉中加热熔化、精炼和脱气，采用超音速气体雾化法，将金属液经漏嘴循环流入装置中，利用超音速气体向合金液流喷射，冷却后凝固形成细小的粉末，得到混合金属粉；S2.步骤S1制得的混合金属粉经过筛网后，混合，初装、振实后，装入特制的纯铝包套内，经真空脱气后，焊合包套，加热包套，保温，在液压机上进行挤压，得到挤压料；S3.将步骤S2得到的挤压料进行高温充氧氧化后，冷却，得到法兰坯料。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述超音速气体由超音速喷嘴涡流管产生提供，流量为50-300m3/h，压力为1-1.5个大气压，温度为120-150℃。作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中所述筛网的粒径为100目，包套的加热温度为400-500℃，保温时间为1-2h，挤压比为15-20，挤压速度为0.5-1cm/min，挤压锥角为90°。...

【技术保护点】
1.一种合金材料法兰，其特征在于，其重量百分比化学成分为：Si5-10％、Cu2.5-4.5％、C0.5-0.7％、Ni0.1-0.4％、Fe1.5-5％、V0.1-0.3％、B0.3-0.5％、La0.01-0.05％、Ce0.01-0.03％、Nb0.02-0.04％、Os0.03-0.05％，改性环氧大豆油润滑剂0.01-0.05％，余量为铝；/n所述改性环氧大豆油由以下方法制备而成：/n将脱水环氧大豆油加入反应器，氮气保护下，加热至45-55℃，加入复合偶联剂，搅拌反应1-3h后，加入二正丁基磷酰胺，升温至55-70℃，继续反应1-2h后，冷却至30-35℃出料，过滤，研细至1000目以下，得到改性环氧大豆油。/n

【技术特征摘要】
1.一种合金材料法兰，其特征在于，其重量百分比化学成分为：Si5-10％、Cu2.5-4.5％、C0.5-0.7％、Ni0.1-0.4％、Fe1.5-5％、V0.1-0.3％、B0.3-0.5％、La0.01-0.05％、Ce0.01-0.03％、Nb0.02-0.04％、Os0.03-0.05％，改性环氧大豆油润滑剂0.01-0.05％，余量为铝；
所述改性环氧大豆油由以下方法制备而成：
将脱水环氧大豆油加入反应器，氮气保护下，加热至45-55℃，加入复合偶联剂，搅拌反应1-3h后，加入二正丁基磷酰胺，升温至55-70℃，继续反应1-2h后，冷却至30-35℃出料，过滤，研细至1000目以下，得到改性环氧大豆油。


2.根据权利要求1所述一种合金材料法兰，其特征在于，所述复合偶联剂为带有环氧基的硅烷偶联剂和带有氨基的硅烷偶联剂的混合物，质量比为1：(1-3)，所述带有环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述带有氨基的硅烷偶联剂选自KH550、KH602、KH792中的一种或几种混合。


3.根据权利要求1所述一种合金材料法兰，其特征在于，其重量百分比化学成分为：Si7-9％、Cu3-4％、C0.55-0.65％、Ni0.2-0.3％、Fe2-4％、V0.15-0.25％、B0.35-0.45％、La0.02-0.04％、Ce0.015-0.025％、Nb0.025-0.035％、Os0.035-0.045％，改性环氧大豆油润滑剂0.02-0.04％，余量为铝。


4.根据权利要求3所述一种合金材料法兰，其特征在于，其重量百分比化学成分为：Si8％、Cu3.5％、C0.6％、Ni0.25％、Fe3％、V0.2％、B0.3％、La0.03％、Ce0.025％、Nb0...

【专利技术属性】
技术研发人员：费爱华，费新海，邵德金，
申请(专利权)人：无锡市星达石化配件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32